(57)【要約】【課題】収納容器の構造を複雑化させることなく半導体基板を清浄環境下で保管できる簡便で低コストな信頼性が高い保管庫、保管方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法を実現できるようにする。【解決手段】清浄なガスが満たされた空洞部１０７を備えた雰囲気制御部１２２と、雰囲気制御部１２２に収納容器１０１を接続するポートであるロードポート部１２０から構成された保管庫１０４に、複数の半導体基板１００収納でき、一面に開放面を有する筐体１０３と、着脱可能な蓋体１０２とから構成された密閉性のある収納容器１０１が接続されている。収納容器１０１の蓋体１０２の面をロードポート部１２０のポートドア部１０６と対面させて密着させた後、蓋体１０２を収納容器１０１から取り外すことにより、収納容器１０１へ外気を進入させることなく雰囲気制御部１２２と収納容器１０１とを連通させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置が形成される半導体基板を内部に収納する、一面に開放面が設けられた筐体と前記開放面を密閉し且つ着脱可能な蓋体とからなる収納容器を接続することにより前記半導体基板を保管する保管庫であって、
内部に清浄なガスを流通させることにより内部の圧力が外部の大気圧よりも高く保持される空洞部と、前記空洞部に前記ガスを供給するガス供給部とを有する雰囲気制御部と、
前記空洞部と前記収納容器とを前記収納容器の内部に外気が侵入しないように接続するロードポート部とを備え、
前記ロードポート部は、前記収納容器の蓋体の一面と対向して前記収納容器を密着させるポートドア部と、前記ポートドア部に密着された前記収納容器の蓋体を着脱する蓋体着脱装置とを有し、
前記蓋体着脱装置により前記蓋体を取り外し、前記空洞部と前記収納容器とを連通させることにより、前記収納容器の内部を前記空洞部の内部と同一の雰囲気とすることを特徴とする半導体基板の保管庫。
【請求項２】
前記空洞部の圧力は、外部の大気圧に対して１．５倍以上且つ３倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の保管庫。
【請求項３】
前記ガスは、水分濃度が２％以下であり且つ粒径が０．１２μｍ以上の異物数が０．０２８ｍ3当たり３個以下のガスであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体基板の保管庫。
【請求項４】
前記ガスは、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス又は空気であることを特徴とする請求項３に記載の半導体基板の保管庫。
【請求項５】
前記ガス供給部は、前記ガスの水分濃度を２％以下にする水分除去装置を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体基板の保管庫。
【請求項６】
前記ガス供給部は、前記ガスをろ過することによりパーティクルを除去するパーティクル除去フィルタ及び化学物質を除去するケミカルフィルタのうちの少なくとも１つを有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体基板の保管庫。
【請求項７】
前記空洞部から排気されたガスを回収するガス回収ラインをさらに備え、前記ガス回収ラインにより回収されたガスを前記ガス供給部に戻すことにより、前記ガス供給部により供給されたガスを循環させて使用することを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体基板の保管庫。
【請求項８】
前記空洞部の内部における水分、有機化学成分及び無機化学成分のうちの少なくとも１つの濃度を測定するセンサと、前記センサによる測定結果が所定の値を超えた場合に、前記空洞部におけるガスの流量を増大させる流量制御部をさらに備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体基板の保管庫。
【請求項９】
前記半導体基板の表面の欠陥を検査する欠陥検査装置と、
前記収納容器に収納されている半導体基板を取り出し、前記欠陥検査装置に移送する半導体基板搬送装置をさらに備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体基板の保管庫。
【請求項１０】
前記ロードポート部は、外部と前記収納容器を受け渡しする伸縮可能な受け渡し台をさらに有していることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体基板の保管庫。
【請求項１１】
前記蓋体着脱装置により前記収納容器から取り外された蓋体を保管する蓋体保管部と、
取り外された前記蓋体を前記蓋体着脱装置と前記蓋体保管部との間において双方向に搬送する蓋体搬送装置とをさらに備えていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の半導体基板の保管庫。
【請求項１２】
前記ロードポート部を複数備えていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体基板の保管庫。
【請求項１３】
前記蓋体を前記筐体から取り外す際に、前記蓋体と前記筐体との組みを認識する認識部をさらに備え、取り外された前記蓋体を組みとなる前記筐体に再び取り付けることができる請求項１２に記載の半導体基板の保管庫。
【請求項１４】
前記収納容器は、フロントオープニングユニファイドポッドであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の半導体基板の保管庫。
【請求項１５】
内部に清浄なガスを流通させることにより内部の圧力が外部の大気圧よりも高く保持される空洞部を備えた保管庫に、
半導体装置が形成される半導体基板を内部に収納した、一面に開放面が設けられた筐体と前記開放面を密閉し且つ着脱可能な蓋体とからなる収納容器を接続し、
前記収納容器の内部に外気が侵入しない状態において、前記蓋体を開放することにより、前記空洞部と前記収納容器とを連通させて、
前記収納容器の内部が前記空洞部を満たすガスにより置換された状態において前記半導体基板を保管することを特徴とする半導体基板の保管方法。
【請求項１６】
前記空洞部の圧力は、外部の大気圧に対して１．５倍以上且つ３倍以下であることを特徴とする請求項１５に記載の半導体基板の保管方法。
【請求項１７】
前記空洞部の内部は、
水分濃度が２％以下であり且つ粒径が０．１２μｍ以上の環境異物数が０．０２８ｍ3当たり３個以下であるガスにより満たされていることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の半導体基板の保管方法。
【請求項１８】
前記ガスは、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス又は空気であることを特徴とする請求項１７に記載の半導体基板の保管方法。
【請求項１９】
前記空洞部から排気されたガスを前記空洞部に戻すことにより循環使用することを特徴とする請求項１７又は１８に記載の半導体基板の保管方法。
【請求項２０】
前記空洞部に設けられた、前記収納容器の蓋体の一面と対向して前記収納容器を密着させるポートドア部と、前記ポートドア部に密着された前記収納容器の蓋体を脱着する蓋体脱着装置とを有するロードポート部を介して、前記空洞部と前記収納容器とを接続することを特徴とする請求項１５から１９のいずれか１項に記載の半導体基板の保管方法。
【請求項２１】
前記空洞部の内部における水分、有機化学成分及び無機化学成分のうちの少なくとも１つの濃度をセンサを用いて測定し、
前記測定結果が設定された値を超えた場合に、前記空洞部に供給するガスの流量を増大させることを特徴とする請求項１５から１９のいずれか１項に記載の半導体基板の保管方法。
【請求項２２】
半導体基板の上に半導体装置を形成する複数の処理工程と、前記複数の処理工程のいずれかの間に設けられた保管工程とからなる半導体装置の製造方法であって、
前記保管工程は、前記半導体基板を内部に収納する、一面に開放面が設けられた筐体と前記開放面を密閉し且つ着脱可能な蓋体とからなる収納容器が接続された保管庫を用い、
前記保管庫は、
内部に水分濃度が２％以下であり且つ粒径が０．１２μｍ以上の環境異物数が０．０２８ｍ3当たり３個以下であるガスを流通させることにより、内部の圧力が外部の大気圧に対して１．５倍以上３倍以下の陽圧に保持された空洞部と、前記空洞部にガスを供給するガス供給部とを有する雰囲気制御部と、
前記空洞部と前記収納容器とを前記収納容器の内部に外気が侵入しないように接続するロードポート部とを備え、
前記ロードポート部は、前記収納容器の蓋体の一面と対向して前記収納容器を密着させるポートドア部と、前記ポートドア部に密着された前記収納容器の蓋体を着脱する蓋体着脱装置とを有し、
前記蓋体着脱装置により前記蓋体を取り外し、前記空洞部と前記収納容器とを連通させることにより、前記収納容器の内部を前記空洞部の内部と同一の雰囲気とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収納容器内に収納された半導体基板を清浄環境において保管する保管庫、保管方法及びそれを用いた半導体基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程の進展は、プロセスルールごとにプロセスステップ数の増加とプロセスマージンの減少を伴ってきた。さらに、各種製造設備の処理能力には差があるため、半導体装置を形成中の半導体基板が次工程の設備によって処理されるのを待つ滞留が生じる。通常、滞留中の半導体基板は、パーティクルや化学物質の付着を防ぐために、清浄な収納容器に入れられた上で、クリーンストッカと呼ばれる保管庫に保存される。
【０００３】
現在、半導体装置の製造プロセスの微細化が進んだことにより、半導体基板が触れる雰囲気には、従来よりも高度な清浄性が要求されるようになり、収納容器は開放性のキャリアボックスから、例えばＳＥＭＩ規格においてＢＯＵＰ（Bottom Opening Unified Pod）やＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）と呼ばれる密閉性及び清浄性に優れたポッドに移行している。
【０００４】
しかし、近年の微細プロセスにおいてはさらに高度な清浄性が要求されており、十分な清浄性を維持し、且つ自然酸化膜の形成等を抑制する方法が求められている。このような方法としては、収納容器内を不活性ガスで置換するために収納容器に不活性ガスの供給口と排出口とを設けて、一定量の不活性ガスを収納容器内に流しながら減圧下で循環させる方法が知られている（特許文献１を参照）。
【０００５】
図７は従来の半導体基板の保管庫の断面構成を示している。図７に示すように、筐体の底面にガス吸引口３０２が設けられ、ドア面にガス流入口３０６が設けられた収納容器３００が、保管庫４００内に設けられた台部４４１の上に保持されている。
【０００６】
台部４４１にはガス吸引手段４４２が設けられており、ガス吸引手段４４２は収納容器３００のガス吸引口３０２と接続されている。また、保管庫４００の内部は清浄な窒素（Ｎ2）ガスにより満たされている。
【０００７】
この状態において、ガス吸引口３０２から収納容器３００内のガスを強制的に吸引し収納容器３００内を陰圧とすると、ガス流入口３０６から収納容器３００内に清浄なＮ2ガスが流入するため、収納容器３００内をＮ2ガスにより置換することができる。
【０００８】
また、収納容器３００内を陰圧に保つことにより、収納容器３００内のＮ2ガスが常に交換されるため、清浄な環境を維持することができる。
【特許文献１】特開２００３−９２３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の保管庫においては収納容器を常に陰圧に保つ必要があり、収納容器にガス吸引口及び流入口を設け、保管庫の台部にガスの排出手段を設けなければならない。このため、構造が複雑になり部品点数が増加するので故障率及びコストが増大するという問題がある。また、複雑な形状の収納容器は洗浄が困難であり、洗浄時に薬液が行き渡らない部分が生じたり、乾燥時に薬液又は水分が残留したりするため、収納容器内の半導体基板が汚染されるという問題を有している。さらに、数千回にも及ぶポッドの載置及び開閉動作を行うため、ガス吸引口及びガスの排出手段が変形してしまい、保管庫の台部にポッドをスムーズに載置できなくなるというポッドとしての信頼性にとって致命的な問題もある。
【００１０】
また、収納容器内を減圧状態に保つことにより不活性ガスを強制的にフローさせるため、収納容器は常に減圧状態におかれることになるので、収納容器に大きなストレスがかかり、収納容器の寿命が短くなってしまうという問題及び収納容器内に発生する不規則な気流によりパーティクルが発生するという問題がある。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題を解決し、収納容器の構造を複雑化させることなく半導体基板を清浄環境下で保管できる簡便で低コストな信頼性が高い保管庫、保管方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明は、収納容器に収納された半導体基板を保管する保管庫を、収納容器に設けられた半導体基板を出し入れする開放面を介して収納容器内のガス置換を行う構成とする。
【００１３】
具体的に本発明に係る半導体基板の保管庫は、半導体装置が形成される半導体基板を内部に収納する、一面に開放面が設けられた筐体と開放面を密閉し且つ着脱可能な蓋体とからなる収納容器を接続することにより半導体基板を保管する保管庫を対象とし、内部に清浄なガスを流通させることにより内部の圧力が外部の大気圧よりも高く保持される空洞部と、空洞部にガスを供給するガス供給部とを有する雰囲気制御部と、空洞部と収納容器とを収納容器の内部に外気が侵入しないように接続するロードポート部とを備え、ロードポート部は、収納容器の蓋体の一面と対向して収納容器を密着させるポートドア部と、ポートドア部に密着された収納容器の蓋体を着脱する蓋体着脱装置とを有し、蓋体着脱装置により蓋体を取り外し、空洞部と収納容器とを連通させることにより、収納容器の内部を空洞部の内部と同一の雰囲気とすることを特徴とする。
【００１４】
本発明の半導体基板の保管庫によれば、保管庫に収納容器を密着させた状態において収納容器の蓋体を取り外すことができるロードポート部を備えており、収納容器の開放面を介して収納容器内のガス置換を行うことができるため、収納容器及び保管庫のロードポート部にガス置換用の複雑な吸排気機構を設ける必要がない。従って、収納容器及び保管庫の構造が単純化されるので、故障率及びコストを低減することができると共に、収納容器の洗浄が容易になる。さらに、陽圧の状態において収納容器内のガス置換を行うため、収納容器にかかるストレスを低減することができるので、収納容器の寿命を延ばすことができる。その結果、低コストで且つ信頼性が高い保管庫を実現することが可能となる。
【００１５】
本発明の半導体基板の保管庫において、空洞部の圧力は、外部の大気圧に対して１．５倍以上且つ３倍以下であることが好ましい。このような構成とすることにより、収納容器内を確実にガス置換することができる。
【００１６】
本発明の半導体基板の保管庫において、空洞部に満たされているガスは、水分濃度が２％以下であり且つ粒径が０．１２μｍ以上の異物数が０．０２８ｍ3当たり３個以下のガスであることが好ましい。このような構成とすることにより、清浄な環境において半導体基板を保管することが可能となり、半導体基板の表面における自然酸化膜の生成及びパーティクルの付着を抑制できる。
【００１７】
本発明の半導体基板の保管庫において、空洞部に満たされているガスは、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス又は空気であることが好ましい。このようなガスを用いることにより、半導体基板を確実に保管できる。
【００１８】
本発明の半導体基板の保管庫において、ガス供給部は、ガスの水分濃度を２％以下にする水分除去装置を有していることが好ましい。このような構成にすることにより、空洞部の内部の水分濃度を確実に下げることができる。
【００１９】
また、ガス供給部は、ガスをろ過することによりパーティクルを除去するパーティクル除去フィルタ及び化学物質を除去するケミカルフィルタのうちの少なくとも１つを有していることが好ましい。このような構成とすることにより、清浄なガスを確実に供給することができる。
【００２０】
本発明の半導体基板の保管庫は、空洞部から排気されたガスを回収するガス回収ラインをさらに備え、ガス回収ラインにより回収されたガスをガス供給部に戻すことにより、ガス供給部により供給されたガスを循環させて使用することが好ましい。このような構成とすることにより、ガス使用量を低減することができる。
【００２１】
本発明の半導体基板の保管庫は、空洞部の内部における水分、有機化学成分及び無機化学成分のうちの少なくとも１つの濃度を測定するセンサと、センサによる測定結果が所定の値を超えた場合に、空洞部におけるガスの流量を増大させる流量制御部をさらに備えていることが好ましい。このような構成とすることにより、半導体基板の汚染を確実に防止することができる。
【００２２】
本発明の半導体基板の保管庫は、半導体基板の表面の欠陥を検査する欠陥検査装置と、収納容器に収納されている半導体基板を取り出し、欠陥検査装置に移送する半導体基板搬送装置をさらに備えていることが好ましい。このような構成とすることにより、保管状態の検証を行うことができると共に、保管の際に検査を行うことができるため、半導体製造工程におけるターンアラウンドタイムを短くすることができる。
【００２３】
本発明の半導体基板の保管庫において、ロードポート部は、外部と収納容器を受け渡しする伸縮可能な受け渡し台をさらに有していることが好ましい。これにより収納容器の移載が容易になる。
【００２４】
本発明の半導体基板の保管庫は、蓋体着脱装置により収納容器から取り外された蓋体を保管する蓋体保管部と、取り外された蓋体を蓋体着脱装置と蓋体保管部との間において双方向に搬送する蓋体搬送装置とをさらに備えていることが好ましい。
【００２５】
この場合において、ロードポート部を複数備えていることが好ましい。これによりクリーンルーム内の占有スペースを低減できる。
【００２６】
さらに、蓋体を筐体から取り外す際に、蓋体と筐体との組みを認識する認識部をさらに備え、取り外された蓋体を組みとなる筐体に再び取り付けることができることが好ましい。このようにすることにより、蓋体を元の筐体に確実に戻すことができる。
【００２７】
本発明の半導体基板の保管庫において、収納容器は、フロントオープニングユニファイドポッドであることが好ましい。
【００２８】
本発明の半導体基板の保管庫方法は、内部に清浄なガスを流通させることにより内部の圧力が外部の大気圧よりも高く保持される空洞部を備えた保管庫に、半導体装置が形成される半導体基板を内部に収納した、一面に開放面が設けられた筐体と開放面を密閉し且つ着脱可能な蓋体とからなる収納容器を接続し、収納容器の内部に外気が侵入しない状態において、蓋体を開放することにより、空洞部と収納容器とを連通させて、収納容器の内部が空洞部を満たすガスにより置換された状態において半導体基板を保管することを特徴とする。
【００２９】
本発明の半導体基板の保管方法によれば、清浄なガスにより外部より高い圧力に保持される空洞部を備えた保管庫に、収納容器を接続し、収納容器の内部に外気が侵入しない状態において蓋体を開放することにより、空洞部と収納容器とを連通させて収納容器の内部のガス置換を行い半導体基板を保管するため、収納容器及び保管庫のロードポート部にガス置換用の複雑な吸排気機構を設ける必要がない。従って、収納容器及び保管庫の構造を単純化することができるので、故障率及びコストを低減することができると共に、収納容器の洗浄が容易になる。さらに、陽圧の状態において収納容器内のガス置換を行うため、収納容器にかかるストレスを低減することができるので、収納容器の寿命を延ばすことができる。その結果、低コストで且つ信頼性が高い保管方法を実現することが可能となる。
【００３０】
本発明の半導体基板の保管方法において、空洞部の圧力は、外部の大気圧に対して１．５倍以上且つ３倍以下であることが好ましい。このようにすることにより、収納容器内のガス置換を確実に行うことができる。
【００３１】
本発明の半導体基板の保管方法において、空洞部の内部は、水分濃度が２％以下であり且つ粒径が０．１２μｍ以上の環境異物数が０．０２８ｍ3当たり３個以下であるガスにより満たされていることが好ましい。このようにすることにより、半導体基板へのパーティクルの付着を確実に防止することができる。
【００３２】
本発明の半導体基板の保管方法において、空洞部の内部のガスは、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス又は空気であることが好ましい。このようにすることにより半導体基板を確実に保管できる。
【００３３】
本発明の半導体基板の保管方法は、空洞部から排気されたガスを空洞部に戻すことにより循環使用することが好ましい。このようにすることにより、ガス使用量を低減することができる。
【００３４】
本発明の半導体基板の保管方法は、空洞部の内部における水分、有機化学成分及び無機化学成分の少なくともいずれかの濃度をセンサを用いて測定し、測定結果が設定された規格値を超えた場合に、空洞部に供給するガスの流量を増大させることが好ましい。このようにすることにより、空洞部の内部及び収納容器の内部を確実に清浄に保つことができる。
【００３５】
本発明の半導体基板の保管方法は、空洞部に設けられた、収納容器の蓋体の一面と対向して収納容器を密着させるポートドア部と、ポートドア部に密着された収納容器の蓋体を脱着する蓋体脱着装置とを有するロードポート部を介して、空洞部と収納容器とを接続することが好ましい。このようにすることにより、収納容器への外気の侵入を確実に防止できる。
【００３６】
本発明の半導体基板の保管方法は、空洞部の内部における水分、有機化学成分及び無機化学成分のうちの少なくとも１つの濃度をセンサを用いて測定し、測定結果が設定された値を超えた場合に、空洞部に供給するガスの流量を増大させることが好ましい。このようにすることにより、空洞部及び収納容器を確実に清浄環境に保つことができる。
【００３７】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の上に半導体装置を形成する複数の処理工程と、複数の処理工程のいずれかの間に設けられた保管工程とからなる半導体装置の製造方法を対象とし、保管工程は、半導体基板を内部に収納する、一面に開放面が設けられた筐体と開放面を密閉し且つ着脱可能な蓋体とからなる収納容器が接続された保管庫を用い、保管庫は、内部に水分濃度が２％以下であり且つ粒径が０．１２μｍ以上の環境異物数が０．０２８ｍ3当たり３個以下であるガスを流通させることにより、内部の圧力が外部の大気圧に対して１．５倍以上３倍以下の陽圧に保持された空洞部と、空洞部にガスを供給するガス供給部とを有する雰囲気制御部と、空洞部と収納容器とを収納容器の内部に外気が侵入しないように接続するロードポート部とを備え、ロードポート部は、収納容器の蓋体の一面と対向して収納容器を密着させるポートドア部と、ポートドア部に密着された収納容器の蓋体を着脱する蓋体着脱装置とを有し、蓋体着脱装置により蓋体を取り外し、空洞部と収納容器とを連通させることにより、収納容器の内部を空洞部の内部と同一の雰囲気とすることを特徴とする。
【００３８】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、処理工程の間に設けられた工程途中の半導体基板を保管する保管工程において、半導体基板を確実に清浄な条件で保管することができる保管庫に保管するため、処理工程間において半導体基板が汚染されることを防止することができるので、半導体装置の製造工程における歩留まりを高くすることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の半導体基板の保管庫、保管方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法によれば、収納容器の構造を複雑化させることなく半導体基板を清浄環境下で保管できる簡便で低コストな信頼性が高い保管庫及び保管方法を実現することができる。さらに、確実に清浄環境において保管できるため、歩留まりの高い半導体装置の製造方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
（一実施形態）
以下に、本発明の一実施形態に係る半導体基板の保管庫について、図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図１は本発明の半導体基板保管庫の断面構成を示している。図１に示すように保管庫１０４は雰囲気制御部１２２と、雰囲気制御部１２２に収納容器１０１を接続するポートであるロードポート部１２０とから構成されている。
【００４２】
収納容器１０１は一面に開放面を有する筐体１０３と、開放面において筐体１０３と密着又は嵌合させることにより収納容器１０１を密閉することができる蓋体１０２とから構成されている。また、収納容器１０１の内部には櫛型状のウェハティース（図示せず）が設けられており、複数の半導体基板１００を互いに上下に間隔を置いて水平に支持することができる。
【００４３】
ロードポート部１２０は、保持台１０５、ポートドア部１０６及び蓋体着脱装置１２１から構成されている。保持台１０５の上に保持された収納容器１０１の蓋体１０２の面をポートドア部１０６に対面させて密着させた後、蓋体１０２を収納容器１０１から取り外すことにより、収納容器１０１へ外気を進入させることなく雰囲気制御部１２２と収納容器１０１とを連通させることができる。
【００４４】
雰囲気制御部１２２は、空洞部１０７と空洞部１０７に接続された空洞部１０７にガスを供給するガス供給ライン１０９とガス排気ライン１１５からなる。ガス供給ライン１０９及びガス排気ライン１１５にはそれぞれガス供給バルブ１１０及びガス排気バルブ１１４が設けられており、空洞部１０７内の圧力及びガス流量を制御することができる。また、ガス供給ライン１０９には水分除去装置１１１、ケミカルフィルタ１１２及びパーティクルフィルタ１１３が設けられており清浄なガスを空洞部１０７に供給できる。
【００４５】
空洞部１０７の内部には、蓋体着脱装置１２１により取り外された蓋体１０２を保管する蓋体収納部（図示せず）が下部に設けられ、蓋体搬送装置１０８により蓋体１０２は蓋体収納部に移送されて収納される。また、空洞部１０７の内部には水分濃度及び化学成分の濃度を測定するセンサ（図示せず）が設けられている。
【００４６】
なお、本実施形態の保管庫１０４はロードポート部１２０が縦に４つ配置されておりクリーンルーム内の占有スペースを小さくすることができる構造である。
【００４７】
以下に、本実施形態の保管庫により半導体基板を保管する方法について説明する。保管庫１０４の空洞部１０７には、ガス供給ライン１０９を通して純度が９９．９９９９％で露点が−９０℃以下である高純度の窒素（Ｐ−Ｎ2）ガスが供給されている。また、供給ライン１０９には、水分除去装置１１１、ケミカルフィルタ１１２及びパーティクルフィルタ１１３が設けられており、空洞部１０７内の水分濃度、化学物質濃度及び環境異物数をさらに低減しており、水分濃度を２％以下とし、粒径が０．１２μｍ以上の異物数を３個／０．０２８ｍ3（１立法フィート）以下としている。
【００４８】
また、供給バルブ１１０と排気バルブ１１４とを調整することにより空洞部１０７内の圧力を保管庫が設置されているクリーンルームの大気圧の１．５倍〜３倍に設定している。これにより、空洞部１０７に外気が侵入することはなく環境異物数を抑制できる。さらに、水分濃度測定用センサにより空洞部１０７内の水分濃度を監視して、収納容器１０１を接続した際等において水分濃度が規定値を超えた場合には、ガス流量を増大させて空洞部１０７内の圧力を増加させ、規定値以内に落ち着くと通常流量に戻す機能を備えている。また、ガスクロマトグラフィー等の化学成分測定用センサが空洞部１０７内に備えられており、有機物、無機酸及びアルカリ性ガス等の化学物質が規定濃度以上検出された際にも、同様にガス流量を増大させることが可能である。
【００４９】
保管庫１０４への収納容器１０１の接続は、まず、Ｏｖｅｒ  Ｈｅａｄ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ（ＯＨＴ）システムにより搬送されてきた収納容器１０１は、受け渡し台１２３の上に移載される。受け渡し台１２３はＯＨＴシステムと連動して伸張するため、収納容器１０１がスムーズに移載される。続いて、受け渡し台１２３が収縮してポートドア部１０６の側に収納容器１０１を移動させ、保持台１０５の上に収納容器１０１が保持される。
【００５０】
続いて、保持台１０５に移載された収納容器１０１の蓋体１０２の面をポートドア部１０６に密着させた状態において、蓋体着脱装置１２１により筐体１０３から蓋体１０２を取り外す。取り外された蓋体１０２は、蓋体搬送装置１０８により保管庫１０４内の蓋体収納部に収納される。その際、取り外した蓋体１０２を元の筐体１０３に戻すことができるように、バーコードとその読取装置が設けられている。
【００５１】
蓋体１０２を取り外すことにより、収納容器１０１は保管庫１０４に接続され、空洞部１０７と収納容器１０１とが連通された状態となる。これにより、収納容器１０１の内部には、蓋体１０２が取り外された開放面を通して空洞部１０７に満たされているＰ−Ｎ2ガスが流入し、収納容器１０１の内部は空洞部１０７と同一の環境となるため、収納容器内に収納されている半導体基板を清浄な環境で保管することができる。また、ポートドア部１０６と収納容器１０１が密着させられているうえ、空洞部１０７が陽圧に設定されているため、外気が収納容器１０１内に侵入することはない。
【００５２】
収納容器１０１を保管庫１０４から取り外す際には、まず、蓋体収納部に収納されていた蓋体１０２が蓋体搬送装置１０８によりロードポート部１２０に戻され、蓋体着脱装置１２１により筐体１０３に取り付けることにより、収納容器１０１を密閉して、収納容器１０１を保管庫１０４から切り離す。続いて、受け取り台１２３を伸張させてＯＨＴシステムに収納容器１０１を移載する。
【００５３】
以上説明したような保管庫に実際に半導体基板を保管した場合の結果を以下に示す。
【００５４】
図２は空洞部１０７内及び収納容器１０１内の圧力を変化させた場合の収納容器１０１内に収納した半導体基板へのパーティクルの付着率を示している。図２において横軸は空洞部１０７内の圧力（ＭＰａ）縦軸は半導体基板に付着した異物の付着率（％）を示している。
【００５５】
測定に際しては、パーティクルフィルタ１１３及びケミカルフィルタ１１２を調整して空洞部１０７の清浄性を一定にしている。また、半導体基板としては通常のＲＣＡ洗浄した１２インチウェハを用い、収納容器１０１の最下段に収納した。また、収納容器１０１は保管庫１０４の最下段のロードポート部に接続した。
【００５６】
異物付着率は、ウェハを３時間保管して保管前後のウェハ表面の粒径が０．１２μｍ以上の異物数をレーザー散乱式欠陥検査装置を用いて測定し、その増加率を以下の式（１）により求めた。
異物付着率＝（保管後の異物数−保管前の異物数）／保管前の異物数  ・・・式（１）
また、測定の際に収納容器１０１内の圧力を収納容器１０１に組み込まれたフィルタ部に差圧計を導入することにより測定したが、空洞部１０７内の圧力と収納容器１０１内の圧力とはほぼ一致していた。
【００５７】
図２に示すように空洞部１０７内の圧力を高くするとウェハへの異物付着率が減少する。これは、空洞部１０７内の圧力を高くすることにより、外部からの異物の侵入が防止されると共に、収納容器１０１内をガス置換する効率が高くなるためである。しかし、さらに圧力を高くすると逆に異物付着率が上昇する。これは、空洞部１０７内の圧力が上昇することにより収納容器１０１内に乱流が発生し、異物が巻き上げられるためであると考えられる。
【００５８】
従って、空洞部１０７内の圧力は０．１５ＭＰａ〜０．３ＭＰａとすることが適当である。この圧力範囲は保管庫１０４を設置したクリーンルームの大気圧の１．５倍〜３倍の範囲である。
【００５９】
図３は空洞部１０７内の異物数を変化させた場合の半導体ウェハ表面への異物付着率の関係を示している。なお、測定の際に空洞部１０７内の圧力は０．２ＭＰａとし、保管時間は３時間とした。また、収納容器１０１の内部には１０枚のウェハを１段おきに収納し、その各々について保管前後における粒径が０．１２μｍ以上の異物の付着数をレーザー散乱式欠陥検査装置により測定し、１０枚のウェハにおける平均の異物付着率を求めた。
【００６０】
図３に示すように、粒径が０．１２μｍ以上の異物が３個／０．０２８ｍ3の環境でウェハを保管した場合には異物がほとんど付着していないのに対して、１０個／０．０２８ｍ3の環境で保管した場合にはウェハ表面の異物数が３０％以上増加している。従って、空洞部１０７内の異物数は３個／０．０２８ｍ3以下にすることが好ましい。
【００６１】
図４は空洞部１０７内の水分濃度と収納容器１０１内に収納された半導体ウェハ表面に生成した自然酸化膜の膜厚との関係を示している。なお、図４において横軸は水分濃度（％）を示し、縦軸は自然酸化膜の膜厚（ｎｍ）を示している。
【００６２】
測定には、通常のＲＣＡ洗浄を行った後、さらに濃度が１％の希フッ酸により３分間処理を行い表面の酸化膜を除去した１２インチのシリコンウェハを用い、５時間の保管を行った後、エリプソメトリ方式により自然酸化膜の膜厚を測定した。また、水分濃度はポートドア部１０６付近にワイヤレスの水分測定器を設置して測定した。
【００６３】
図４に示すように、水分濃度が増加するに従いウェハ表面に生成される自然酸化膜の膜厚が厚くなる。半導体装置の製造工程においては、ウェハ表面の自然酸化膜の膜厚は１原子層以下である０．４ｎｍ以下であることが望ましいことから、空洞部１０７内の水分濃度は２％以下にすることが好ましい。
【００６４】
本実施形態の保管庫は、供給されるガスを１パスで排気ライン１１５から排出する構成とした。しかし、高価なガスを使用する場合にはガス使用量を抑えることが望ましい。このような場合には、図５に示すようにガスミキシングボックス１１６を設け、排気バルブ１１４から排出されたガスをガス回収ライン１２４により回収し、ガスミキシングボックス１１６において吸気ライン１０９から導入されたガスと混合して空洞部１０７の内部に還流する構成としてもよい。このような循環式とすることによりガス使用量を大幅に削減できる。また、このような構成においても、水分除去装置１１１、パーティクルフィルタ１１２及びケミカルフィルタ１１３等を用いることにより空洞部１０７内の清浄度を規定の範囲に保つことが可能である。
【００６５】
また、雰囲気制御部１０７内に、半導体基板を開放面より取り出す搬送機構と光学画像比較式欠陥検査装置を備えることにより、保管されている半導体基板の表面状態を検査することができる。これにより不良な半導体基板を排除することが可能となり、より信頼性が高い保管庫を実現することができる。また、半導体基板の処理待ち時間を有効に利用することができるので半導体基板の製造工程におけるターンアラウンドタイム（ＴＡＴ）を短縮することができる。
【００６６】
さらに、図６に示すように本実施形態の保管庫を複数組み合わせることにより、保管容量を増やすことができ、より効率的な保管が可能となる。
【００６７】
また、本実施例において空洞部１０７に導入するガスに高純度の窒素ガスを用いたが、窒素に代えてアルゴン若しくはヘリウム等の不活性ガス又は超乾燥空気等を用いてもよい。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態の保管庫は、収納容器に特別な機構を設けることなく、半導体ウェハを清浄な環境において保管することが可能である。
【００６９】
本実施形態において、収納容器としてフロントオープンタイプのＦＯＵＰを用いる例を示したが、これに限らずボトムオープンタイプのＢＯＵＰ等を用いても同様の効果が得られる。
【００７０】
半導体装置の製造工程において、次工程の処理を待つ間の保管工程において本実施形態の保管庫に半導体基板を保管することにより、保管の際に半導体基板が汚染されたり自然酸化膜が形成されたりすることを防止できるため、歩留まりの高い半導体装置の製造工程を実現することができる。また、特に自然酸化膜の形成を嫌うゲート絶縁膜形成工程等の前において半導体基板を保管する際に特に有用である。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の半導体基板の保管庫、保管方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法は、収納容器の構造を複雑化させることなく半導体基板を清浄環境下で保管できる簡便で低コストな信頼性が高い保管庫及び保管方法を実現することができると共に、歩留まりの高い半導体装置の製造方法を実現できることから、収納容器内に収納された半導体基板を清浄環境において保管する保管庫、保管方法及びそれを用いた半導体基板の製造方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体基板の保管庫を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体基板の保管庫に半導体ウェハを保管した場合における空洞部内の圧力と異物付着率との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体基板の保管庫に半導体ウェハを保管した場合における空洞部内の異物数と異物付着率との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態に係る半導体基板の保管庫に半導体ウェハを保管した場合における空洞部内の水分濃度と異物付着率との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係る半導体基板の保管庫の他の例を示す概略図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る半導体基板の保管庫を組み合わせた状態を示す斜視図である。
【図７】従来例に係る半導体基板の保管庫を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７３】
１００  半導体基板
１０１  収納容器
１０２  蓋体
１０３  筐体
１０４  保管庫
１０５  保持台
１０６  ロードポート部ドア
１０７  空洞部
１０８  蓋体搬送装置
１０９  ガス供給ライン
１１０  ガス供給バルブ
１１１  水分除去装置
１１２  パーティクルフィルタ
１１３  ケミカルフィルタ
１１４  ガス排気バルブ
１１５  ガス排気ライン
１１６  ガスミキシングボックス
１１７  水分測定器
１２０  ロードポート部
１２１  蓋体着脱装置
１２２  雰囲気制御部
１２３  受け渡し台
１２４  ガス回収ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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